斑马鱼β-catenin核转运的调控机理研究

经典Wnt信号传导是细胞内的一条重要信号通路，通过调节细胞的增殖、分化和迁移在脊椎动物胚胎发育与器官形成中起重要作用，其活性失调与肿瘤等多种疾病的发生和发展密切相关。β-catenin是该通路的关键信号分子，其进出细胞核的机制及相关调控因子的发育功能尚待深入研究。本项目以斑马鱼为模式主要研究：1）利用免疫共沉淀和生物质谱技术，鉴定与β-catenin作用的胞质、核膜和核内蛋白因子；2）β-catenin出核相关主要因子在胚胎发育中的时空表达、转录调控和功能；3）β-catenin入核相关主要因子在胚胎发育中的时空表达、转录调控和功能；4）相关调控因子与β-catenin相互作用的分子机制。该项目的获准与实施，将揭示β-catenin进出细胞核的分子调控机制，与调控因子在胚胎发育中的时空表达和功能分析相结合，可深入理解经典Wnt信号通路在早期胚胎中不对称激活的机制及其在组织器官发育中的作用。

经典Wnt信号传导是细胞内的一条重要信号通路，通过调节细胞的增殖、分化和迁移在脊椎动物胚胎发育和器官形成中其重要作用，其活性失调与肿瘤等多种疾病的发生和发展密切相关。β-catenin 是该通路的关键型号分子，其进出细胞核的机制及相关调控因子的发育功能尚待深入研究。本项目以斑马鱼为模式，主要研究内容包括：1）鉴定与β-catenin 作用的胞质/核膜/核蛋白因子；2）β-catenin进出核相关主要因子在胚胎发育中的时空表达、转录调控和功能；3）相关调控因子与β-catenin相互作用的分子机制。我们研究发现：1）斑马鱼Lzts2可与β-catenin 直接相互作用。其中Lzts2通过促进β-catenin 向细胞质的转运和在细胞质中的降解，抑制经典的Wnt信号通路的活性，从而影响胚胎发育中原肠期汇聚和延伸运动及影响斑马鱼心脏，肝脏和胰腺器官的前体向中线的汇聚和特化，并提出Lzts2通过与β-catenin相互作用调节经典WNT信号通路的模型；2）斑马鱼Nup62l可与β-catenin1/2相互作用，直接介导并促进β-catenin1/2的细胞核积累，并由此激活经典Wnt信号通路的活性；3）Nup62l参与调控斑马鱼的背腹轴发育、原肠期细胞的汇聚与延伸运动、重要器官前体细胞的分化，并提出了一个存在于Nup62l，Wnt/β-catenin信号和Bmp信号之间的网络调控环路模型。4）一方面，Nup62l与活跃的β-catenin-1/2相互作用并促进他们的核输入，从而激活Wnt/β-catenin信号通路并抑制Bmp信号通路。另一方面，Wnt/β-catenin信号通路位于Bmp信号通路的上游并且形成了一个反馈调节环路参与调控nup62l 的转录表达。在斑马鱼胚胎发育中，这个调控环路可能在维持Wnt/β-catenin信号和Bmp信号沿着背腹轴的不对称的活化，组织的特化以及肿瘤发生过程中有着至关重要的作用。这些研究，揭示了β-catenin进出细胞核的分子机制，对深入理解经典Wnt信号通路在早期胚胎发育中不对称激活的机制及其在组织器官发育中的作用，具有重要意义。